文档介绍：化学与材料—金属材料的应用
110506224张留春
一、金属材料的发展史
金属材料是一种历史悠久发展成熟的工程材料。我国早在商朝即有青铜器出现,春秋战国时代开始使用铁器。铝合金的运用亦已有一百年的历史,,金属材料一直扮演着重要的角色,举凡与我们生活息息相关的食,农,住,行,无不处处见其踪迹,例如陆、海、空、各类运输工具、桥梁、建筑、机械工具,国防重工业等不胜枚举。
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
①黑色金属又称钢铁材料,包括含铁90%以上的工业纯铁,含碳 2%~4%的铸铁,含碳小于 2%的碳钢,以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
②有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金,通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等,有色合金的强度和硬度一般比纯金属高,并且电阻大、电阻温度系数小。
③特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料,以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等;还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
二、金属材料的研究现状
金属材料的结构及其性能决定了它的应用。而金属材料的性能包括工艺性能和使用性能。工艺性能是指在加工制造过程中材料适应加工的性能,如铸造性、锻造性、焊接性、淬透性、切削加工性等。使用性能是指材料在使用条件和使用环境下所表现出来的性能,包括力学性能(如强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等)
、物理性能(如熔点、密度热容、电阻率、磁性强度等)和化学性能(如耐腐蚀性、抗氧化性等)。金属材料具有许多优良性能,是目前国名经济各行业、各部门应用最广泛的工程材料之一,特别是在车辆、机床、热能、化工、航空航天、建筑等行业各种部件和零件的制造中,发挥了不可替代的作用。
汽车上的缸体和缸盖
缸体和缸盖,需具有足够的强度和刚度,良好的铸造性能和切削加工性能以及低廉的价格等,目前主要用灰铸钢和铝合金
机床方面的研究方面
机床的机身、底座、液压缸、导轨、齿轮箱体、轴承座等大型零件部,以及其他如牛头刨床的滑枕、带轮、导杆、摆杆、载物台、手轮、刀架等,首选材料为灰铸铁,球磨铸铁也可选用
热能设备的应用
锅炉用钢,包含锅炉管道用钢和锅炉汽包用钢。管道用钢具有足够的蠕变极限和持久强度,高的抗氧化性、耐腐蚀性、组织稳定性,以及良好的焊接性能
三、金属材料的存在问题
①锻件中的常见缺陷:缩孔、缩松、夹杂物、裂纹、折叠、白点。锻件中缺陷所具有的特点与其形成过程有关,铸锭组织在锻造过程中沿金属延伸方向被拉长,由此形成的纤维状组织通常被成为金属流线。金属流线方向一般代表锻造过程中金属延伸的主要方向。除裂纹外锻件中的多数缺陷,尤其是由铸锭中缺陷引起的锻件缺陷常常是沿金属流线方向分布的,这是锻件中缺陷的重要特征之一。
②焊接中的主要缺陷。锻件中缺陷所具有的特点与其形成过程有关,铸锭组织在锻造过程中沿金属延伸方向被拉长,由此形成的纤维状组织通常被成为金属流线。金属流线方向一般代表锻造过程中金属延伸的主要方向。除裂纹外锻件中的多数缺陷,尤其是由铸锭中缺陷引起的锻件缺陷常常是沿金属流线方向分布的,这是锻件中缺陷的重要特征之一。